CN218934720U - 一种用于罗茨风机的转子型线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于罗茨风机的转子型线，属于转子型线技术领域。本实用新型由依次相连的叶峰和叶谷组成的转子本体，任一所述叶谷的最低点到其相邻的叶峰最高点的型线由依次平滑连接的销齿圆弧段AB、直线段BC、曲线段CD、过渡切线段DE、圆弧段EF、倒角线段FG和齿顶密封线段GH构成；过渡切线段DE为曲线段CD和圆弧段EF的过渡切线。本实用新型面积利用系数要高，基元容积大，容积效率高，风机整体运行效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及转子型线技术领域，尤其涉及一种用于罗茨风机的转子型线。
背景技术
罗茨风机是一种双转子容积式回转鼓风机，最初由美国罗茨两兄弟在1854年维修8字形叶轮水泵时获得灵感实用新型，用于输送空气。通过一对相互啮合的转子，以相反方向旋转，叶轮与机壳和两边侧板有间隙不接触，同时两叶轮间也通过同步齿轮带动保持一定间隙不接触，随着叶轮的旋转，叶轮与壳体间形成的空间从进口到排口完成吸气排气的过程，实现气体的输送。由于其结构简单，维修量少，强制输气而由于转子间和机壳间有间隙不需要润滑油属于无油输送，被广泛应用于各行各业，例如石化，水泥，钢铁，食品，污水处理，自来水等输送物料或气体应用领域。根据气体吸入口和压力的不同，入口负压或者真空，罗茨风机被用来抽气，此时习惯上被称为罗茨真空泵，但基本结构和原理一样。罗茨风机中最重要的部件为叶轮转子，根据历史发展阶段，最初为两叶，后来出现三叶乃至四叶，目前应用最为广泛的为三叶，四叶因没有显著的优势仅在机械增压器中有部分应用。转子的型线决定了罗茨风机的运行效率，噪声，也决定了转子加工工艺及生产机床的选择和生产效率，因此转子型线的设计成为罗茨风机设计的关键。
现有的型线结构通常为销齿圆弧形，渐开线形以及摆线形，这几种型线各有侧重均存在不同的缺点，例如摆线叶轮具有啮合平稳噪音平顺较低的优点，但加工面积大生产效率低，面积利用系数小容积效率低，渐开线叶轮面积利用系数较大但是叶轮头部的缩小导致在排气时开口的宽度增大，回流冲击较大，噪音较高，销齿圆弧叶轮与前两者相比处于中间位置，但加工工艺及生产效率方面仍然不够优化。
实用新型内容
有鉴于此，为解决现有技术中存在的上述不足，本实用新型提供了一种用于罗茨风机的转子型线，其任一叶谷的最低点到其相邻的叶峰最高点的型线由依次平滑连接的销齿圆弧段AB、直线段BC、曲线段CD、过渡切线段DE、圆弧段EF、倒角线段FG和齿顶密封线段GH构成，其面积利用系数要高，基元容积大，容积效率高，风机整体运行效率高。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案：
一种用于罗茨风机的转子型线，由依次相连的叶峰和叶谷组成的转子本体，任一所述叶谷的最低点到其相邻的叶峰最高点的型线由依次平滑连接的销齿圆弧段AB、直线段BC、曲线段CD、过渡切线段DE、圆弧段EF、倒角线段FG和齿顶密封线段GH构成；
所述过渡切线段DE为所述曲线段CD和所述圆弧段EF的过渡切线。
优选地，所述转子本体为三叶转子。
优选地，两个相互啮合的所述转子本体的中心距为各自节圆的圆心之间的距离，两个节圆的圆心分别为O1和O2，中心距O1O2＝2a，所述节圆的直径DW＝2a*2*Z/(2*Z)＝2a，其中，DW为节圆的直径，2a为中心距，Z为转子齿数。
优选地，叶谷半径：r1＝0.5a+e，叶峰半径：r2＝0.5a-e，其中，e＝(0～0.02)a，a为所述中心距的一半。
优选地，所述倒角线段FG与两节圆圆心的连线O1O2之间的倒角取值在10°-45°之间。
优选地，所述齿顶密封线段GH的宽度为(0.02～0.05)a/2。
本实用新型提供的用于罗茨风机的转子型线，其任一叶谷的最低点到其相邻的叶峰最高点的型线由依次平滑连接的销齿圆弧段AB、直线段BC、曲线段CD、过渡切线段DE、圆弧段EF、倒角线段FG和齿顶密封线段GH构成，此种形状的转子型线具有如下的有益效果：
1)能够面积利用系数要高，基元容积大，容积效率高，风机整体运行效率高；
2)转子几何形状对称，线速度允许值高，可以提高转速来提升流量，运转平稳，排口开启宽度突变小，冲击小，回流脉冲噪音低；
3)密封性能好，连续啮合不间断，泄漏少，容积效率高；
4)结构简单有利于生产制造，加工精度高，提高生产效率；
5)在满足最大面积利用系数的前提下具有足够的强度实现大压差，提升风机能力。
附图说明
图1为转子型线结构示意图；
图中，O1、O2分别为两节圆的圆心，DW为节圆的直径，R为节圆圆心与叶峰最高点的距离，r1为叶谷半径，r2为叶峰半径。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实用新型以图1所示的三叶转子为例阐述型线的构成，两转子型线完全一致，转子中三叶轮均匀分布，每个叶轮分别对称于中轴线，为描述方便以其中一个转子的1/6部分AH段进行阐述，获得了这1/6部分的构成就可以采用镜像后阵列获取整个转子端面轮廓。AH段由7段线条包含圆弧，直线，包络线等构成了最基础的型线。
如图1所示，本实用新型提供的用于罗茨风机的转子型线，由依次相连的叶峰和叶谷组成的转子本体，任一所述叶谷的最低点到其相邻的叶峰最高点的型线由依次平滑连接的销齿圆弧段AB、直线段BC、曲线段CD、过渡切线段DE、圆弧段EF、倒角线段FG和齿顶密封线段GH构成；
所述过渡切线段DE为所述曲线段CD和所述圆弧段EF的过渡切线。
在本实用新型中，所述转子本体为三叶转子。
本实用新型中，转子型线取值如下:
在本实用新型中，两个相互啮合的所述转子本体的中心距为各自节圆的圆心之间的距离，两个节圆的圆心分别为O1和O2，中心距O1O2＝2a，所述节圆的直径DW＝2a*2*Z/(2*Z)＝2a，其中，DW为节圆的直径，2a为中心距，Z为转子齿数。
在本实用新型中，叶谷半径：r1＝0.5a+e，叶峰半径：r2＝0.5a-e，其中，e＝(0～0.02)a，a为所述中心距的一半(节圆的半径)。
在本实用新型中，所述倒角线段FG与两节圆圆心的连线O1O2之间的倒角取值在10°-45°之间。
在本实用新型中，所述齿顶密封线段GH的宽度为(0.02～0.05)a/2。
在本实用新型中，径距比:R/a＝1.5。
本实用新型提供的上述用于罗茨风机的转子型线中，
销齿圆弧段AB，简单规则；
直线段BC，简单规则，方便加工；
曲线段CD，在另一转子上形成与BC在旋转的整个过程的啮合，保持了密封特性；
圆弧段EF，简单规则，方便加工，同时因为销齿圆弧的啮合特性是瞬间整个弧面同时啮合，而且在此瞬间转子的密封由D点实现，因此不需要整个弧面都精加工，可以将此面低于齿顶圆弧，只做粗加工，减少精加工的面积，提高生产效率而不影响运行效率。
齿顶密封线段GH，该线段的作用是与机壳缸体形成密封，形成小面积密封线，而不是整个销齿圆弧齿顶密封，好处在于罗茨风机在运行过程中遇到短时过载变形弯曲或高温膨胀转子与缸体接触摩擦，由于不是大面积的碰擦不会造成大损失，过载超温一消失，转子回位继续运行。
本实用新型还提供了上述用于罗茨风机的转子型线的设计方法，包括如下步骤：
销齿圆弧段AB：叶谷的圆心I在转子本体的节圆上，两个相互啮合的所述转子本体的两个节圆的圆心分别为O1和O2，∠IO1O2为60°，以叶谷半径r1作圆弧，A点交于IO1连线上，B点与线段BC共同决定；
直线段BC：过圆心O1作一直线延长至节圆，相交于节圆C点，直线与两节圆圆心的连线O1O2的夹角为30°，直线与叶谷圆弧的交点为B；
曲线段CD：为与该三叶转子啮合的另一三叶转子相对于线段BC的共轭曲线，通过坐标转置绘制形成包络线CD；
圆弧段EF：以节圆上节点P为圆心，r2为半径画圆弧，由D点作圆弧的切线，切点为E,F点由倒角线段FG和齿顶密封线段GH共同决定；
齿顶密封线段GH：以O1为圆心，R为半径作圆弧，H点为圆弧与两节圆圆心的连线O1O2的交点，由齿顶密封线宽度取值规定获得G点，其中，R为节圆圆心到叶峰最高点的距离；
倒角线段FG：由G点出发作倒角，倒角线与叶峰半径圆弧交于F点。
本实用新型提供的该转子型线及其涉及方法的突出优点是提高了面积利用系数，根据计算可以达到0.53，在相同的径距比1.5的条件下，比传统的渐开线型线的最大面积利用系数0.5185高出2％，提高了容积效率从而提升了整体的运行效率，1.5的径距比保证了转子有足够的强度来实现大压差提高风机运行能力。另外在保证密封性的前提下只有BC和CD为精加工面，减少了精加工的面积，提高生产效率，同时由于加工面里只有CD段为不规则面需要高精度机床，有利于机床的选择，减少精加工机床的使用，降低成本。为减少精加工面而设计的EF线段同时形成了GH齿顶密封线，降低了故障率，保证了设备安全运行。
上述实施例仅是用来说明实用新型，而并非用作对实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变形等都将落在本实用新型专利要求的范围内。
Claims (6)
1.一种用于罗茨风机的转子型线，由依次相连的叶峰和叶谷组成的转子本体，其特征在于，任一所述叶谷的最低点到其相邻的叶峰最高点的型线由依次平滑连接的销齿圆弧段AB、直线段BC、曲线段CD、过渡切线段DE、圆弧段EF、倒角线段FG和齿顶密封线段GH构成；
所述过渡切线段DE为所述曲线段CD和所述圆弧段EF的过渡切线。
2.根据权利要求1所述的一种用于罗茨风机的转子型线，其特征在于，所述转子本体为三叶转子。
3.根据权利要求1所述的一种用于罗茨风机的转子型线，其特征在于，两个相互啮合的所述转子本体的中心距为各自节圆的圆心之间的距离，两个节圆的圆心分别为O1和O2，中心距O1O2＝2a，所述节圆的直径DW＝2a*2*Z/(2*Z)＝2a，其中，DW为节圆的直径，2a为中心距，Z为转子齿数。
4.根据权利要求3所述的一种用于罗茨风机的转子型线，其特征在于，叶谷半径：r1＝0.5a+e，叶峰半径：r2＝0.5a-e，其中，e＝(0～0.02)a，a为所述中心距的一半。
5.根据权利要求1所述的一种用于罗茨风机的转子型线，其特征在于，所述倒角线段FG与两节圆圆心的连线O1O2之间的倒角取值在10°-45°之间。
6.根据权利要求1所述的一种用于罗茨风机的转子型线，其特征在于，所述齿顶密封线段GH的宽度为(0.02～0.05)a/2。
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| CN202223494609.8U CN218934720U (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种用于罗茨风机的转子型线 |
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